ChemBeads: Stała powłoka katalizatora na szklanych kulkach

Wprowadzenie do ChemBeads

Naukowcy i chemicy nieustannie poszukują nowych technologii, aby zoptymalizować szybkie badania przesiewowe różnych warunków reakcji dla cząsteczek o dużej złożoności i rzadkości. Stałe metody dozowania odczynników chemicznych w skali nanomolowej stanowią wyzwanie ze względu na ich właściwości fizyczne. Jednak od czasu opracowania szklanych kulek pokrytych stałymi odczynnikami chemicznymi, zwanych ChemBeads, prace laboratoryjne nad dostarczaniem leków z submiligramowymi ilościami ciał stałych mogą być skutecznie wykonywane, szczególnie w przypadku przesiewowych reakcji o wysokiej przepustowości, przy minimalnym zużyciu materiału.

ChemBeads to małe szklane kulki pokryte substancjami chemicznymi, stworzone do użytku w eksperymentach o wysokiej przepustowości (HTE). Kulki te umożliwiają łatwe dozowanie różnych substancji stałych w małych ilościach. Proces tworzenia ChemBeads polega na umieszczeniu katalizatorów lub innych suchych substancji chemicznych, takich jak ligandy i zasady nieorganiczne, w mechanicznym mieszalniku akustycznym ze szklanymi kulkami o szerokości około 250 µm.¹ Dzięki siłom Van der Waalsa ciała stałe równomiernie pokrywają gładką okrągłą powierzchnię kulek bez użycia jakichkolwiek chemikaliów lub środków powierzchniowo czynnych. Katalizator pozostaje powleczony na kulce do momentu kontaktu z rozpuszczalnikiem, uwalniając katalizator do roztworu.

Wysokowydajne eksperymenty często wykorzystują zautomatyzowane systemy robotyczne do przesiewania wielu różnych katalizatorów lub związków w skali od mikro do nano w celu określenia idealnych kombinacji odczynników i warunków reakcji. Ze względu na trudności w programowaniu platform zrobotyzowanych w celu dozowania ciał stałych o różnych właściwościach fizycznych, reakcje te często wymagają ręcznego dozowania submiligramowych ilości drogich katalizatorów i właśnie w tym przypadku szklane kulki pokryte stałym katalizatorem są znaczącą zaletą.² Ze względu na niskie obciążenie szklanych kulek, do 20% wagowych, ChemBeads zachowują właściwości fizyczne swojego medium macierzystego, umożliwiając jednorazowe zaprogramowanie platformy zrobotyzowanej dla wszystkich produktów ChemBeads. Sprawia to, że ChemBeads są idealne do zrobotyzowanego dozowania nanomolowych stężeń katalizatorów, oszczędzając zarówno czas, jak i pieniądze.

Produkty ChemBeads można również ważyć objętościowo. Skalibrowane miarki ChemBeads mogą być używane do dokładnego ważenia 5, 10 lub 50 miligramów produktów ChemBeads. Zostały one zaprojektowane tak, aby konsekwentnie i dokładnie dostarczać skalibrowaną ilość szybko i skutecznie. Łyżki są wykonane z odpornego na chemikalia tworzywa sztucznego, które można wielokrotnie wykorzystywać.

Kulki ChemBeads pozwalają na lepsze eksperymenty ze względu na możliwość równoległego sprawdzania wielu warunków reakcji, optymalizacji reakcji z określonymi materiałami wyjściowymi, zmniejszenia wykorzystania drogich metali szlachetnych lub bloków konstrukcyjnych (< 1 mg) oraz zwiększenia szybkości i wydajności. ChemBeads mogą mieć wpływ na badaczy i chemików w laboratoriach akademickich, farmaceutycznych i przemysłowych.

Zapewnimy płynność pracy dzięki różnorodnym ChemBeads, które pomogą Ci osiągnąć nowe granice w badaniach i rozwoju.

Rysunek 1. Powiększone zdjęcia następującego produktu ChemBeads: Palladium (II) Chloride ChemBeads, [1,1′-Bis(difenylofosfino)ferrocene]dichloropalladium(II) ChemBeads, Grubbs Catalyst^® M204 ChemBeads oraz Tris(dibenzylidenoaceton)dipalladium(0) ChemBeads (od lewej do prawej).

Referencje

1. Tu NP, Dombrowski AW, Goshu GM, Vasudevan A, Djuric SW, Wang Y. 2019. High-Throughput Reaction Screening with Nanomoles of Solid Reagents Coated on Glass Beads. Angew. Chem. Int. Ed.. 58(24):7987-7991. https://doi.org/10.1002/anie.201900536

2. Martin MC, Goshu GM, Hartnell JR, Morris CD, Wang Y, Tu NP. 2019. Versatile Methods to Dispense Submilligram Quantities of Solids Using Chemical-Coated Beads for High-Throughput Experimentation. Org. Process Res. Dev.. 23(9):1900-1907. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.9b00213